ES2885798A1

ES2885798A1 - PLANT FOR OBTAINING ENERGY FROM THE VACUUM AND DESALINATION OF WATER AND PROCEDURE (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Info

Publication number: ES2885798A1
Application number: ES202030570A
Authority: ES
Inventors: Comín Santiago López
Original assignee: Roma Source Energy Sl
Current assignee: Roma Source Energy Sl
Priority date: 2020-06-11
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2021-12-15

Abstract

Plant for obtaining energy from the vacuum and desalination of water and procedure, comprising: a thermodynamic cycle that achieves the operation of an alternator (6) by means of a thermal engine (5) where the stroke of a piston (7a) is caused by an expansion adiabatic of a hot spot, while the reverse of an antagonistic piston (7b) performs the same stroke by suction of a reservoir at less than atmospheric pressure; and where said thermodynamic cycle is integrated into a continuous water desalination cycle, in which the boiler (1) comprises a settling system based on terraces (14) for the evaporation of said water which, in turn, is recovered as clean water after passing through the cooling coil (11) where it condenses and which determines the cold focus of the thermal cycle. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

PLANTA PARA OBTENCIÓN DE ENERGÍA DEL VACÍO Y DESALACION DE AGUA YPLANT FOR OBTAINING ENERGY FROM THE VACUUM AND DESALINATION OF WATER AND

PROCEDIMIENTOPROCESS

OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a una planta para obtención de energía del vacío y desalación de agua y procedimiento, aportando, a la función a que se destina, ventajas y características, que se describen en detalle más adelante, que suponen una mejora del estado actual de la técnica.The invention, as expressed in the title of this specification, refers to a plant for obtaining vacuum energy and desalination of water and procedure, providing, to the function for which it is intended, advantages and characteristics, which are described in detail later, which represent an improvement of the current state of the art.

Más concretamente, el objeto de la invención se centra, por una parte, en un procedimiento para la obtención de energía eléctrica del vacío y, al mismo tiempo, para la desalación de agua, preferentemente aprovechando la propia energía obtenida por motor integrado en el ciclo térmico, el cual contempla, esencialmente:More specifically, the object of the invention focuses, on the one hand, on a procedure for obtaining electrical energy from the vacuum and, at the same time, for the desalination of water, preferably taking advantage of the energy obtained by the motor integrated in the cycle. thermal, which essentially contemplates:

- un ciclo termodinámico para obtención de energía eléctrica del vacío que, básicamente, comprende la consecución del funcionamiento de un alternador gracias al trabajo de un motor térmico donde la carrera de uno de sus pistones es ocasionada por una expansión adiabática del foco caliente del fluido, en concreto vapor, mientras el reverso de un pistón antagónico realiza la misma carrera por succión de dicho fluido de un reservorio a presión menor de atmosférica, preferiblemente obtenida mediante vacío forzado, al condensarse dicho vapor a presión menor de atmosférica,- a thermodynamic cycle for obtaining electrical energy from the vacuum that basically includes the achievement of the operation of an alternator thanks to the work of a thermal engine where the stroke of one of its pistons is caused by an adiabatic expansion of the hot source of the fluid, specifically steam, while the reverse of an antagonistic piston performs the same stroke by sucking said fluid from a reservoir at less than atmospheric pressure, preferably obtained by forced vacuum, when said steam condenses at less than atmospheric pressure,

- y donde, a su vez, dicho ciclo termodinámico se aprovecha para su integración en un ciclo de desalación de agua, con lo que el fluido es agua salada aportada en continuo y la caldera para conseguir el vapor del foco caliente, que preferentemente aprovecha para la fuente de calor la energía que obtiene del alternador, comprende un sistema de decantación a base de terrazas para la desalación de dicha agua que, a su vez, es recuperada como agua limpia tras su paso por el serpentín de refrigeración donde se condensa a presión por debajo de atmosférica y que determina el foco frio.- and where, in turn, said thermodynamic cycle is used for its integration into a water desalination cycle, whereby the fluid is salt water supplied continuously and the boiler to obtain steam from the hot source, which is preferably used for the heat source, the energy obtained from the alternator, comprises a settling system based on terraces for the desalination of said water which, in turn, is recovered as clean water after passing through the cooling coil where it is condensed under pressure below atmospheric and that determines the cold focus.

Por otra parte, un segundo aspecto de la invención se refiere a la planta y al conjunto de elementos y dispositivos que comprende para llevar a cabo dicho procedimiento, es decir, una planta que comprende un conjunto de elementos que consiguen la obtención de energía para hacer trabajar el pistón de un motor en ciclo térmico de vacío por condensación de vapor a presión menor de atmosférica, capaz de producir trabajo por la acción de compresión que se origina al condensarse en un foco frio el vapor del fluido calentado en una caldera, con la particularidad de que previamente en dicho foco frio se procura presión por debajo de la presión atmosférica y la refrigeración se produce de modo independiente al motor.On the other hand, a second aspect of the invention refers to the plant and the set of elements and devices that it includes to carry out said procedure, that is, a plant that includes a set of elements that manage to obtain energy to make the piston of an engine work in a vacuum thermal cycle by steam condensation at a pressure of less than atmospheric, capable of producing work by the action of compression that originates when condensing in a cold source the vapor of the fluid heated in a boiler, with the particularity that previously in said cold source pressure below atmospheric pressure is obtained and the Cooling occurs independently of the motor.

El sistema que se propone pues, basado en formulas termodinámicas que se exponen en detalle más adelante, permite la obtención de energía en una máquina de Carnot que determina un comportamiento termodinámico inusual en una carrera del pistón ocasionada por una expansión adiabática del foco caliente mientras el reverso del mismo pistón realiza la misma carrera por succión de un reservorio a presión menor de atmosférica. Además, el sistema comprende como foco caliente un depósito de decantación resultando especialmente idóneo para la desalación o depuración de agua.Therefore, the proposed system, based on thermodynamic formulas that are explained in detail later, allows energy to be obtained in a Carnot engine that determines an unusual thermodynamic behavior in a piston stroke caused by an adiabatic expansion of the hot focus while the reverse of the same piston performs the same stroke by suction of a reservoir at less than atmospheric pressure. In addition, the system includes a settling tank as a hot spot, which is especially suitable for desalination or water purification.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓNFIELD OF APPLICATION OF THE INVENTION

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricación e instalación de plantas, máquinas, aparatos y sistemas para la obtención de energía, y preferentemente en el aumento del rendimiento térmico dentro del ámbito de las instalaciones de obtención de energía eléctrica y plantas desalinizadoras y depuradoras.The field of application of the present invention falls within the sector of the industry dedicated to the manufacture and installation of plants, machines, devices and systems for obtaining energy, and preferably in the increase of thermal performance within the field of installations. of obtaining electrical energy and desalination and treatment plants.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION

Como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que, como documentos más cercanos, se conoce "un dispositivo para obtención de energía por ciclo térmico de vacío”, con número de publicación ES1168008, y un "mecanismo de transformación de movimiento giratorio” con número de publicación ES1216175, que es un mecanismo capaz de realizar la función motor cuando actúa integrado en un ciclo por condensación de vapor a presión menor de atmosférica, en ambos casos con titularidad del propio solicitante. No obstante, se desconoce la existencia de ningún otro procedimiento ni ninguna otra planta que presente unas características técnicas y estructurales iguales o semejantes a las que presenta la que aquí se reivindica, la cual proporciona una forma de obtener energía que es desconocida por el estado de la técnica, estando los detalles caracterizadores que la distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.As a reference to the current state of the art, it should be noted that, as the closest documents, "a device for obtaining energy by vacuum thermal cycle" is known, with publication number ES1168008, and a "rotating movement transformation mechanism" with publication number ES1216175, which is a mechanism capable of performing the motor function when it acts integrated in a cycle by steam condensation at less than atmospheric pressure, in both cases owned by the applicant. However, the existence of any other procedure or any other plant that has technical and structural characteristics equal or similar to those presented here is claimed, which provides a way of obtaining energy that is unknown by the state of the art, the characterizing details that conveniently distinguish it being collected in the final claims that accompany this description.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION

El procedimiento y planta para obtención de energía del vacío y desalación de agua que la invención propone, tal como se ha apuntado anteriormente, es un sistema basado en la obtención de energía en ciclo térmico de vacío por condensación de vapor a una presión menor de atmosférica que, contando con un motor térmico, comprende un ciclo térmico capaz de producir trabajo por la acción de compresión que se origina al condensarse el vapor que produce una caldera, y que se distingue esencialmente en que previamente se procura presión por debajo de atmosférica en el foco frío y en que la refrigeración se produce en un foco frio independiente al motor, de tal modo que además puede incorporar un intercambiador térmico por convección forzada, y donde el trabajo del motor se utiliza para la obtención de energía eléctrica, a través de un alternador, y, a su vez, la caldera de la que se obtiene el vapor se aprovecha para la desalación de agua que es recuperada tras su paso por el circuito de refrigeración o foco frío, contemplando, preferentemente, el aprovechamiento de la energía eléctrica obtenida para su uso en la fuente de calor de dicha caldera.The procedure and plant for obtaining energy from the vacuum and desalination of water that the invention proposes, as noted above, is a system based on obtaining energy in a vacuum thermal cycle by condensation of steam at a pressure lower than atmospheric which, having a thermal engine, comprises a thermal cycle capable of producing work by the compression action that originates when the steam produced by a boiler condenses, and which essentially differs in that pressure below atmospheric pressure is previously obtained in the cold source and in which the cooling occurs in a cold source independent from the motor, in such a way that it can also incorporate a heat exchanger by forced convection, and where the work of the motor is used to obtain electrical energy, through a alternator, and, in turn, the boiler from which the steam is obtained is used for the desalination of water that is recovered after passing through the cooling circuit. generation or cold focus, contemplating, preferably, the use of the electrical energy obtained for its use in the heat source of said boiler.

Además, es importante destacar que para llevar a cabo el procedimiento, la planta contempla la inclusión de una serie de válvulas que determinan el paso del fluido del foco caliente al foco frio, las cuales son de control electrónico y están controladas, preferentemente mediante programación informática en un computadora, de manera que la programación de la secuencia de entrada y salida de vapor en el motor se realice de forma que: en un cilindro se produzca en un instante programado una entrada a temperatura constante, seguida de una expansión adiabática hasta el final del recorrido del pistón y, siendo que el pistón antagónico está expuesto a un reservorio de presión por debajo de atmosférica.In addition, it is important to note that to carry out the procedure, the plant contemplates the inclusion of a series of valves that determine the passage of the fluid from the hot source to the cold source, which are electronically controlled and controlled, preferably by computer programming. in a computer, so that the programming of the sequence of inlet and outlet of steam in the engine is carried out in such a way that: an inlet at a constant temperature occurs in a cylinder at a programmed instant, followed by an adiabatic expansion until the end of the piston travel and, being that the antagonistic piston is exposed to a reservoir of pressure below atmospheric.

Por ello, el sistema, aunque apto para la obtención de energía eléctrica, y en el aumento del rendimiento térmico dentro de cualquier tipo de instalación, por ejemplo una central térmica, está especialmente diseñado para su implementación en una planta de desalación o depuración de agua sin consumo de energía externa.For this reason, the system, although suitable for obtaining electrical energy, and for increasing thermal performance within any type of installation, for example a thermal power plant, is specially designed for its implementation in a desalination or water purification plant. no external power consumption.

Como se ha podido constatar, siempre que existe una diferencia de presión entre el foco caliente y el foco frío se puede producir trabajo por succión, aunque las dos presiones estén por debajo de atmosférica.As has been verified, whenever there is a difference in pressure between the focus hot and cold source work can be produced by suction, even though both pressures are below atmospheric.

La condensación del vapor en un foco frio a presión por debajo de atmosférica proporciona un reservorio que cuenta siempre con la presión inicial, siendo esta primera presión conseguida artificialmente con un compresor de vacío, y que, una vez comienza el ciclo térmico, se apaga definitivamente.The condensation of the steam in a cold source at a pressure below atmospheric provides a reservoir that always has the initial pressure, this first pressure being artificially achieved with a vacuum compressor, and which, once the thermal cycle begins, is definitively turned off. .

El motor de la planta objeto de esta patente, además de obtener energía partiendo de temperaturas medias o bajas, obtiene el mayor rendimiento térmico conocido por el estado de la técnica.The engine of the plant object of this patent, in addition to obtaining energy starting from medium or low temperatures, obtains the highest thermal performance known by the state of the art.

La presión de vacío ocasionada al condensarse el vapor en un circuito de refrigeración que cuenta con menor presión de atmosférica garantiza un reservorio de succión constante.The vacuum pressure caused by condensing the steam in a refrigeration circuit that has lower atmospheric pressure guarantees a constant suction reservoir.

Hasta ahora es conocido que el ciclo térmico de Carnot es el de mayor rendimiento térmico conocido, y dice, que el rendimiento térmico de este ciclo es igual a: 1 - (temperatura del foco frio partido de temperatura foco caliente).So far it is known that the Carnot thermal cycle is the one with the highest known thermal efficiency, and it says that the thermal efficiency of this cycle is equal to: 1 - (cold focus temperature divided by hot focus temperature).

Otra ventaja con que cuenta este sistema de ciclo térmico de la planta objeto de la invención es que, preferentemente, incorpora un intercambiador térmico por convección forzada, que produce una recuperación térmica no conseguida por ningún intercambiador térmico por conducción, como son los utilizados en el estado de la técnica. Hay que darse cuenta que; cuando el vapor entra en el serpentín de refrigeración, que cuenta con menor presión, este aumenta su volumen, y entonces para condensarse necesita deshacerse del calor con mayor velocidad que si hubiese entrado en otra zona de mayor presión.Another advantage of this thermal cycle system of the plant object of the invention is that, preferably, it incorporates a forced convection heat exchanger, which produces a heat recovery not achieved by any heat exchanger by conduction, such as those used in the state of the art. You have to realize that; when the steam enters the cooling coil, which has lower pressure, it increases its volume, and then to condense it needs to get rid of the heat faster than if it had entered another zone of higher pressure.

También hacemos referencia al menor coste económico de un intercambiador térmico por convección, ya que solo se necesita de un depósito de vacío que alberge una parte de líquido donde se transmita directamente el calor aportado por el foco caliente.We also refer to the lower economic cost of a convection heat exchanger, since only a vacuum tank is needed to house a part of the liquid where the heat provided by the hot spot is directly transmitted.

Debemos mencionar que el vapor después de pasar por el motor térmico, entra en contacto con el agua a menor presión alojada en el intercambiador térmico, produciendo continuas explosiones de cavitación provocadas por un cambio de fase instantáneo de gas a líquido. We must mention that the steam, after passing through the heat engine, comes into contact with the lower pressure water housed in the heat exchanger, producing continuous cavitation explosions caused by an instantaneous phase change from gas to liquid.

Produciendo una transferencia de calor desconocida hasta ahora, siendo que el agua puede alcanzar temperaturas superiores a 100°C contando con presión como recalcamos por debajo de atmosférica.Producing a heat transfer unknown until now, being that the water can reach temperatures above 100 ° C counting on pressure as we emphasize below atmospheric.

Este comportamiento anómalo de la transferencia térmica por convección resulta sorprendente, ya que calentando el agua por conducción nunca se puede contar con una temperatura de más de 100°C a presión atmosférica. Y en el caso de las pruebas realizadas aún resulta más extraño siendo que la presión dentro de intercambiador térmico permanece por debajo de atmosférica.This anomalous behavior of heat transfer by convection is surprising, since when heating water by conduction, a temperature of more than 100°C at atmospheric pressure can never be counted on. And in the case of the tests carried out, it is even more strange since the pressure inside the heat exchanger remains below atmospheric.

Se puede concluir diciendo que la transferencia de calor por convección forzada a una presión menor de atmosférica se produce con multitud de explosiones instantáneas y que cuando el intercambiador térmico permanece aislado térmicamente del medio, la transferencia de calor hacia el foco frio se disipa lentamente y únicamente por un conducto de unión con el serpentín de refrigeración.It can be concluded by saying that the heat transfer by forced convection at a pressure lower than atmospheric occurs with a multitude of instantaneous explosions and that when the heat exchanger remains thermally isolated from the medium, the heat transfer to the cold source dissipates slowly and only through a connecting duct with the cooling coil.

En estas circunstancias es más rápida la transferencia por presión que la térmica, y por ello el intercambiador no tiene tiempo de evacuar todo el calor recibido hacia el foco frío.In these circumstances, pressure transfer is faster than thermal transfer, and therefore the exchanger does not have time to evacuate all the heat received towards the cold source.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de unos planos en que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, the present specification is attached, as an integral part thereof, of some plans in which, by way of illustration and not limitation the following has been represented:

La figura número 1.- Muestra una representación esquemática de los elementos que intervienen en el ciclo termodinámico de obtención de energía mediante el motor con ciclo térmico por condensación de vapor a una presión menor que la atmosférica que contempla la planta objeto de la invención, apreciándose las principales partes y elementos que comprende, así como la disposición y relación entre las mismas, habiéndose representado como circuito cerrado de fluido.Figure number 1.- Shows a schematic representation of the elements that intervene in the thermodynamic cycle for obtaining energy by means of the engine with a thermal cycle by steam condensation at a pressure lower than the atmospheric pressure contemplated by the plant object of the invention, showing the main parts and elements that it comprises, as well as the arrangement and relationship between them, having been represented as a closed fluid circuit.

Y la figura número 2.- Muestra una representación esquemática de una forma de realización de la planta de desalación objeto de la invención en que se implementa, adaptado a circuito abierto para aportación de agua salada, el sistema de obtención de energía representado en la figura 1.And figure number 2.- Shows a schematic representation of an embodiment of the desalination plant object of the invention in which it is implemented, adapted to a circuit open for the supply of salt water, the energy production system represented in figure 1.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

A la vista de las mencionadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada en ellas, se puede observar un ejemplo de realización no limitativa de la planta para obtención de energía del vacío y desalación de agua de la invención, la cual comprende lo que se indica y describe en detalle a continuación.In view of the aforementioned figures and according to the numbering adopted in them, an example of a non-limiting embodiment of the plant for obtaining energy from the vacuum and desalination of water of the invention can be observed, which includes what is indicated and described in detail below.

Así atendiendo a la representación mostrada en figura 1, se puede apreciar un diseño esquemático de los principales elementos que intervienen en el ciclo termodinámico que contempla la planta de la invención para la obtención de energía eléctrica, a partir del cual puede apreciarse tanto la estructura física como las características operativas y funcionales del conjunto. En esencia, dicho ciclo térmico comprende un conjunto de elementos operativos de acción combinada, entre los que se distingue una caldera (1) que está provista de una fuente de calor (2) que se proporciona al agua del foco caliente y, consecuentemente, el aumento de temperatura y aumento de presión.Thus, based on the representation shown in figure 1, a schematic design of the main elements that intervene in the thermodynamic cycle that the plant of the invention contemplates for obtaining electrical energy can be seen, from which it can be seen both the physical structure as the operational and functional characteristics of the assembly. In essence, said thermal cycle comprises a set of operating elements of combined action, among which a boiler (1) is distinguished that is provided with a heat source (2) that is provided to the water of the hot source and, consequently, the temperature rise and pressure rise.

Dicha caldera (1) es un depósito que, a su vez, está vinculado, a través un primer circuito de dos conducciones de entrada (30) de foco caliente (agua calentada), provistas de sendas electroválvulas (3a, 3b) para control de paso del agua, a los respectivos extremos de un cilindro con sendos pistones (7a, 7b) asociados a un motor (5) al que, a su vez, se conecta un alternador (6). Existiendo, además, un segundo circuito de otras dos conducciones de salida (40) de los extremos de dicho cilindro a foco frio (agua condensada), igualmente dotadas de respectivas electroválvulas (4a, 4b) de control de paso del vapor, que conducen a un serpentín (11) o circuito de refrigeración donde se condensará el vapor de agua y en el que se ha previsto un depósito de vacío (10) vinculado a un compresor (9) para procurar inicialmente presión por debajo de atmosférica en dicho foco frio.Said boiler (1) is a tank which, in turn, is linked, through a first circuit, to two hot-focus inlet pipes (30) (heated water), provided with two solenoid valves (3a, 3b) to control the passage of the water, to the respective ends of a cylinder with respective pistons (7a, 7b) associated with an engine (5) to which, in turn, an alternator (6) is connected. In addition, there is a second circuit of two other outlet pipes (40) from the ends of said cylinder to a cold source (condensed water), also equipped with respective solenoid valves (4a, 4b) to control the passage of steam, which lead to a coil (11) or refrigeration circuit where the water vapor will condense and in which a vacuum tank (10) linked to a compressor (9) has been provided to initially provide pressure below atmospheric pressure in said cold source.

Con ello, cuando el depósito de la caldera (1) cuenta con presión de vapor idónea, se actuarán automáticamente electroválvulas (3a y 4b) o (3b y 4a) de los respectivos circuitos de conducciones (30, 40) produciendo la carrera lineal alternativa de los pistones (7a y 7b) integrados en el cilindro asociado al motor (5), de tal forma que el alternador (6) cuente con las revoluciones por minuto adecuadas a su rango de trabajo. With this, when the boiler tank (1) has the ideal steam pressure, the solenoid valves (3a and 4b) or (3b and 4a) of the respective piping circuits (30, 40) will automatically activate, producing the alternative linear stroke of the pistons (7a and 7b) integrated in the cylinder associated with the engine (5), so that the alternator (6) has the appropriate revolutions per minute for its working range.

Es importante señalar que, para producir expansión adiabática en la carrera de los mencionados pistones (7a, 7b), las válvulas estarán programadas y controladas, por ejemplo mediante computadora, para funcionar de manera que las válvulas (3a y 3b) del circuito de entrada (30) deben permanecer abiertas menor periodo de tiempo que las válvulas (4a y 4b) del circuito de salida (40), de tal modo que la entrada y salida de vapor en el motor (5) se realiza de forma que en el cilindro se produce una expansión adiabática hasta el final del recorrido de un pistón (7a) y siendo que el pistón antagónico (7b) está expuesto a un reservorio de presión por debajo de atmosférica.It is important to point out that, in order to produce adiabatic expansion in the stroke of the aforementioned pistons (7a, 7b), the valves will be programmed and controlled, for example by computer, to function in such a way that the valves (3a and 3b) of the input circuit (30) must remain open for a shorter period of time than the valves (4a and 4b) of the outlet circuit (40), in such a way that the entry and exit of steam in the engine (5) is carried out in such a way that in the cylinder an adiabatic expansion occurs until the end of the stroke of a piston (7a) and the antagonistic piston (7b) is exposed to a reservoir of pressure below atmospheric pressure.

Además, preferentemente, después de pasar el vapor a presión por el motor (5), es succionado a través de las electroválvulas (4a o 4b) pasando por un intercambiador térmico (8) donde se convierte instantáneamente en líquido.In addition, preferably, after passing the pressurized steam through the engine (5), it is sucked through the solenoid valves (4a or 4b) passing through a heat exchanger (8) where it is instantly converted into liquid.

Este intercambiador térmico (8) preferentemente consiste en un intercambiador que actúa por convección forzada a presión menor de 1 bar absoluto.This heat exchanger (8) preferably consists of an exchanger that acts by forced convection at a pressure of less than 1 absolute bar.

El aumento de temperatura del agua al ocasionarse el intercambio térmico en dicho intercambiador (8), acelera la evaporación de la misma hacia el circuito de refrigeración (11), que, permaneciendo a menor temperatura, ocasiona su condensación y el consiguiente regreso del líquido al depósito de dicho intercambiador (8).The increase in temperature of the water caused by the thermal exchange in said exchanger (8), accelerates its evaporation towards the refrigeration circuit (11), which, remaining at a lower temperature, causes its condensation and the consequent return of the liquid to the deposit of said exchanger (8).

Opcionalmente, el sistema puede comprender también una bomba (12) para realimentar la caldera (1) con agua procedente de la refrigeración (11), la cual que se acciona automáticamente suministrando, a través de una conducción de retorno (13), el nivel de agua en la caldera (1) si hiciera falta o si se implementa el sistema como ciclo cerrado, aunque no es el caso.Optionally, the system may also include a pump (12) to feed back the boiler (1) with water from the cooling system (11), which is activated automatically supplying, through a return pipe (13), the level of water in the boiler (1) if necessary or if the system is implemented as a closed cycle, although this is not the case.

En tal caso, el intercambiador térmico (8) estará situado a una altura (h) por encima de la bomba (12) de agua suficiente como para que dicha bomba (12) pueda cebarse adecuadamente.In such a case, the heat exchanger (8) will be located at a sufficient height (h) above the water pump (12) so that said pump (12) can be properly primed.

Lógicamente, el motor (5) no arranca instantáneamente, ya que debe de alcanzar una temperatura de trabajo adecuada para que no se produzca condensación dentro del mismo, por ello es fundamental que se aísle térmicamente del exterior. Así, al menos, tanto el depósito de la caldera (1) como el cilindro en que se incorporan los pistones (7a, 7b) son isotermos, consiguiendo que la expansión adiabática se realice primeramente isotérmicamente y a la vez es realizada una succión como consecuencia de la carrera del pistón en un cilindro también isotermo.Logically, the motor (5) does not start instantly, since it must reach an adequate working temperature so that condensation does not occur inside it, for this reason it is essential that it be thermally isolated from the outside. Thus, at least, both the boiler tank (1) and the cylinder in which the pistons (7a, 7b) are incorporated are isothermal, achieving that the adiabatic expansion is carried out first isothermally and at the same time a suction is carried out as a consequence of the stroke of the piston in a cylinder that is also isothermal.

Por su parte, atendiendo a la figura 2, se puede observar cómo, en un ejemplo de realización de la planta desaladora (100), en que se ha implementado el sistema de obtención de energía mediante el motor (5) de ciclo térmico por condensación de vapor a una presión menor que la atmosférica descrito, ésta comprende esencialmente los siguientes elementos:For its part, according to figure 2, it can be seen how, in an example of embodiment of the desalination plant (100), in which the system for obtaining energy has been implemented by means of the thermal cycle engine (5) by condensation steam at a pressure lower than the atmospheric pressure described, it essentially comprises the following elements:

Un depósito de caldera (1) en cuyo interior cuenta con una pluralidad de terrazas circulares (14) superpuestas en las cuales se deposita el agua salada que entra y cae progresivamente desde una tubería de aporte (15) de agua salada, y en cuyo fondo, donde se recogen los lodos producto de dicha decantación, se ha previsto una fuente de calor (2) para procurar la evaporación del agua que, en forma de vapor, es conducida hacia un serpentín (11) o circuito de refrigeración y de cuyo extremo opuesto es recogida en un depósito de agua limpia (16) o desalada, existiendo entre dicha caldera (1) y dicho serpentín (11) un motor (5) térmico conectado a través de un circuito de conducciones de entrada (30) y de conducciones de salida (40) que, como ya se ha expuesto, mediante el control programados de las respectivas electroválvulas (no representadas en esta figura 2) permite hacer trabajar un alternador (6) para obtener energía eléctrica con un alto rendimiento, la cual, eventualmente, puede ser aprovechada para alimentar la fuente de calor (2) de la caldera (1) ya que, preferentemente, comprende una resistencia térmica eléctrica.A boiler tank (1) inside which has a plurality of superimposed circular terraces (14) in which the salt water that enters and falls progressively from a supply pipe (15) of salt water is deposited, and in whose bottom , where the sludge resulting from said settling is collected, a heat source (2) has been provided to ensure the evaporation of the water which, in the form of steam, is conducted towards a coil (11) or cooling circuit and from whose end opposite is collected in a tank of clean or desalinated water (16), existing between said boiler (1) and said coil (11) a thermal engine (5) connected through a circuit of inlet pipes (30) and pipes outlet (40) which, as has already been explained, by means of the programmed control of the respective solenoid valves (not represented in this figure 2) allows an alternator (6) to work to obtain electrical energy with a high efficiency, which, eventually , can be used to feed the heat source (2) of the boiler (1) since, preferably, it comprises an electrical thermal resistance.

Además, es importante destacar que el serpentín (11) del circuito de refrigeración tiene una presión menor de atmosférica en situación de trabajo, para lo cual, preferentemente, incorpora, acoplado al mismo, un depósito de vacío (10) conectado a un compresor (9).In addition, it is important to note that the coil (11) of the refrigeration circuit has a pressure lower than atmospheric in the working situation, for which, preferably, it incorporates, coupled to it, a vacuum tank (10) connected to a compressor ( 9).

No obstante, dicha presión menor de atmosférica se puede conseguir dimensionando la planta de modo que la salida del serpentín (11) está situada a una altura (h2) por encima del nivel de agua contenido en el depósito de agua limpia (16) que se regula a través de una electroválvula (16a). Bajo este depósito de agua limpia (16), a su vez, se contempla la existencia de una tolva (23) de carga con su correspondiente electroválvula (23a), para su vertido a un transporte (24).However, said lower atmospheric pressure can be achieved by dimensioning the plant so that the outlet of the coil (11) is located at a height (h2) above the level of water contained in the clean water tank (16) which is It regulates through a solenoid valve (16a). Under this clean water tank (16), in turn, there is a loading hopper (23) with its corresponding solenoid valve (23a), for its discharge to a transport (24).

Preferentemente, además, la planta comprende un depósito inicial (17) de agua no tratada, al que es conducida desde la tubería de aporte (15), cuyo nivel de contenido queda situado a una altura (h1) por encima de una entrada superior (18), provista de una electroválvula (18a), del depósito de las terrazas (14) de la caldera (1). Y, en el extremo inferior de dicha caldera ( I ) , se ha previsto la existencia de un sinfín (19) para la extracción de lodos que desemboca en un depósito de recogida (20), que a su vez también dispone de una electroválvula (20a), cuyo nivel de contenido queda situado a una altura (h3) por debajo del nivel de lodos del fondo del depósito (1).Preferably, in addition, the plant comprises an initial tank (17) of untreated water, at which is conducted from the supply pipe (15), whose content level is located at a height (h1) above an upper inlet (18), provided with a solenoid valve (18a), of the terrace tank (14) of the boiler (1). And, at the lower end of said boiler (I), the existence of an auger (19) has been foreseen for the extraction of sludge that flows into a collection tank (20), which in turn also has a solenoid valve ( 20a), whose content level is located at a height (h3) below the sludge level at the bottom of the tank (1).

Además, en la realización preferida, las terrazas (14) del depósito de caldera (1), que como se ha dicho son circulares, presentan un movimiento de giro desde su eje central para procurar la expulsión de lodos por fuerza centrífuga y hacer que se vaya depositando y acumulando en las sucesivas terrazas (14) desde la superior hasta el fondo. Procurándose con esta actuación una auto limpieza automática.In addition, in the preferred embodiment, the terraces (14) of the boiler tank (1), which, as has been said, are circular, present a turning movement from their central axis to ensure the expulsion of sludge by centrifugal force and cause it to settle. go depositing and accumulating in successive terraces (14) from the top to the bottom. Procuring with this action an automatic self-cleaning.

Cabe destacar, además, que en la realización preferida, el eje de giro de las terrazas (14) de la caldera (1) y el sinfín (19) están accionados, respectivamente, mediante un primer y un segundo motor eléctrico (21, 22) cuyo accionamiento está controlado a través de correspondientes actuadores (21a, 22a) controlando automáticamente los parámetros y niveles adecuados en lodos de salida.It should also be noted that in the preferred embodiment, the axis of rotation of the terraces (14) of the boiler (1) and the auger (19) are driven, respectively, by means of a first and a second electric motor (21, 22). ) whose activation is controlled through corresponding actuators (21a, 22a) automatically controlling the appropriate parameters and levels in outlet sludge.

Con todo ello, siendo que, al menos, la parte de refrigeración (11) del circuito cuenta con presión por debajo de atmosférica, cuanta mayor superficie cuenten la suma de las terrazas (14) mayor será la velocidad de evaporación hacia el foco frio que consiste en el serpentín ( I I ) de refrigeración; cuanto mayor sea la temperatura en el depósito de caldera (1) mayor la velocidad del proceso de evaporación; cuanto menor sea la temperatura en el exterior del serpentín (11) mayor velocidad del proceso de condensación hacia el depósito de agua limpia (16); y cuanta mayor temperatura exista en el depósito de caldera (1) mayor será la velocidad del proceso de evaporación.With all this, being that, at least, the refrigeration part (11) of the circuit has a pressure below atmospheric pressure, the greater the surface that the sum of the terraces (14) have, the greater the evaporation speed towards the cold source that It consists of the cooling coil (II); the higher the temperature in the boiler tank (1), the higher the speed of the evaporation process; the lower the temperature outside the coil (11), the higher the speed of the condensation process towards the clean water tank (16); and the higher the temperature in the boiler tank (1), the greater the speed of the evaporation process.

Para un correcto funcionamiento de la planta (100), esta cuenta con un módulo de control electrónico programable (no representado), convenientemente conectado bien mediante cable físico o de manera inalámbrica, para programar y controlar el funcionamiento de las electroválvulas (3a, 3b, 4a, 4b) del ciclo térmico anteriormente descrito, así como de todas aquellas que intervienen en el ciclo de desalación a partir del accionamiento de las diferentes electroválvulas y actuadores que comprende la planta, siendo esto último, básicamente, del siguiente modo:For a correct operation of the plant (100), it has a programmable electronic control module (not shown), conveniently connected either by physical cable or wirelessly, to program and control the operation of the solenoid valves (3a, 3b, 4a, 4b) of the previously described thermal cycle, as well as all those that intervene in the desalination cycle from the activation of the different solenoid valves and actuators that the plant comprises, the latter being basically of the following way:

- La electroválvula (18a) de la entrada (18) regula la entrada de agua salada al circuito siendo la altura (h1) indiferente.- The solenoid valve (18a) of the inlet (18) regulates the salt water inlet to the circuit, the height (h1) being indifferent.

- El actuador (21a), regula la puesta en marcha programada del motor (21) que, por fuerza centrífuga, expulsa el lodo que se deposita y acumula en las terrazas (14).- The actuator (21a), regulates the programmed start-up of the motor (21) which, by centrifugal force, expels the mud that is deposited and accumulates on the terraces (14).

- La electroválvula (16a) del depósito de agua limpia (16) regula el nivel de altura (h2) de agua limpia, 10 metros aproximadamente en el depósito de agua limpia (16), para su transporte a destino.- The solenoid valve (16a) of the clean water tank (16) regulates the height level (h2) of clean water, approximately 10 meters in the clean water tank (16), for transport to destination.

- La electroválvula (10a) cierra el paso al depósito de vacío (10) una vez la propia condensación de vapor en el serpentín (11) es la que procura vacío.- The solenoid valve (10a) closes the passage to the vacuum tank (10) once the steam condensation itself in the coil (11) is what provides vacuum.

- La electroválvula (23a) de la tolva (23), regula alimentación de agua limpia a transporte. - La electroválvula (20a) del depósito de recogida (20) regula la altura del lodo (h3) abriendo el paso y poniendo en marcha el motor (22) que acciona el tornillo sin fin (19), y siendo que dicho depósito de recogida (20) se encuentra abierto a presión atmosférica, la mencionada altura (h3) deberá ser de aproximadamente 10 metros. En este caso el lodo sale a presión cuando se abre la electroválvula (20a), para caer al transporte. Además el lodo saldrá mucho más compactado debido al aumento de presión en su estratificación.- The solenoid valve (23a) of the hopper (23) regulates the supply of clean water to transport. - The solenoid valve (20a) of the collection tank (20) regulates the height of the sludge (h3), opening the passage and starting the motor (22) that drives the endless screw (19), and said collection tank (20) is open at atmospheric pressure, the aforementioned height (h3) should be approximately 10 meters. In this case, the sludge comes out under pressure when the solenoid valve (20a) opens, to fall into the transport. In addition, the mud will come out much more compacted due to the increase in pressure in its stratification.

Preferentemente, este proceso se inicia mediante el accionamiento del compresor (9) para crear vacío en el depósito (10), cuya apertura se controla a través de otra electroválvula (10a) y conseguir presión por debajo de atmosférica para comenzar. No obstante, una vez cuenten los niveles del depósito de agua limpia (16) y de recogida (18) cuente con altura (h2) y (h3) necesaria, se garantiza el vacío del circuito.Preferably, this process is started by activating the compressor (9) to create a vacuum in the tank (10), the opening of which is controlled through another solenoid valve (10a) and to achieve pressure below atmospheric to start with. However, once the levels of the clean water tank (16) and the collection tank (18) have the necessary height (h2) and (h3), the vacuum of the circuit is guaranteed.

En este proceso térmico de desalación de agua existe una superficie de terrazas (14) determinada, que contando con temperatura (x) y presión de vacío (y) ocasiona la desalación de 1 litro en 1 segundo.In this thermal water desalination process, there is a certain surface of terraces (14), which, taking into account temperature (x) and vacuum pressure (y), causes the desalination of 1 liter in 1 second.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciéndose constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o ĊHaving sufficiently described the nature of the present invention, as well as the way of putting it into practice, it is not considered necessary to make its explanation more extensive so that any person skilled in the art understands its scope and the advantages derived from it, stating that, within its essential nature, it may be put into practice in other embodiments that differ in detail from the one indicated by way of example, and to which the protection sought will also apply provided that it is not altered, changed or Ċ

modifique su principio fundamental. change its fundamental principle.

Claims

1. - PLANT FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, characterized by comprising a boiler tank (1) inside which has a plurality of circular terraces (14) superimposed on which salt water enters and falls progressively from a supply pipe (15), and at the bottom of which a heat source (2) has been provided, existing between said boiler (1) and a coil (11) or cooling circuit located above, with a deposit of clean water (16) or desalinated at its end, a thermal engine (5) connected through a circuit of inlet pipes (30) and outlet pipes (40) that, through the programmed control of respective solenoid valves (3a, 3b and 4a, 4b) associated to the respective ends of a cylinder with respective pistons (7a, 7b), makes an alternator (6) work, said coil (11) being designed to have a lower atmospheric pressure in the working situation. , and said solenoid valves being programmed and controlled to work in such a way that the valves (3a and 3b) of the input circuit (30) remain open for a shorter period of time than the valves (4a and 4b) of the output circuit (40), producing an adiabatic expansion in the cylinder until the end of the stroke of one of the pistons (7a) and leaving the antagonistic piston (7b) exposed to a reservoir of pressure below atmospheric that determines the coil (11).

2. - PLANT FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to claim 1, characterized in that the coil (11) of the refrigeration circuit incorporates, coupled to it, a vacuum tank (10) connected to a compressor ( 9).

3. - PLANT FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to claim 1, characterized in that the outlet of the coil (11) is located at a height (h2) above the level of water contained in the water tank cleaner (16) that is regulated through a solenoid valve (16a).

4. - PLANT FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to any of claims 1 to 3, characterized in that the heat source (2) of the boiler (1) is an electrical thermal resistance that is fed by the alternator power (6).

5. - PLANT FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to any of claims 3 to 4, characterized in that it also comprises an initial tank (17) of untreated water, to which it is led from the supply pipe (15), whose content level is located above a upper inlet (18), of the deposit of the terraces (14) of the boiler (1), provided with an electrovalve (18a).

6. - PLANT FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to any of claims 1 to 5, characterized in that, at the lower end of the boiler (1), an auger (19) driven by a motor (21), for the extraction of sludge that flows into a collection tank (20), which in turn also has a solenoid valve (20a), whose content level is located at a height (h3) below the level of sludge from the bottom of the tank (1).

7. - PLANT FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to any of claims 1 to 6, characterized in that the terraces (14) of the boiler tank (1), which are circular, have a turning movement from its central axis driven by a second electric motor (22).

8. - PLANT FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to any of claims 1 to 7, characterized in that it comprises a programmable electronic control module connected, via cable or wirelessly, to the solenoid valves (3a, 3b , 4a, 4b) and the rest of the solenoid valves and actuators that it comprises, to program and control the operation of both said solenoid valves (3a, 3b, 4a, 4b) in the thermal cycle, as well as those in the desalination cycle.

9. - PROCEDURE FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION characterized by comprising:

- a thermodynamic cycle for obtaining electrical energy that includes the achievement of the operation of an alternator (6) thanks to the work of a thermal engine (5) where the stroke of one of its pistons (7a) is caused by a first isothermal expansion followed of another adiabatic expansion of a hot focus of the fluid in the form of steam, specifically water, while the reverse of an antagonistic piston (7b) performs the same stroke by sucking said fluid from a reservoir at less than atmospheric pressure;

- and where, in turn, said thermodynamic cycle is integrated into a water desalination cycle, whereby the fluid is salt water supplied continuously and the boiler (1) to obtain the steam from the hot source, comprises a system of settling based on terraces (14) for the evaporation of said water which, in turn, is recovered as clean water after passing through the cooling coil (11) where it condenses and which determines the cold focus of the thermal cycle at pressure below atmospheric.

10. - PROCEDURE FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to claim 9, characterized in that the hot focus comprises the engine (5) down and remains at or above atmospheric pressure, and the cold focus comprises of the motor (5) upwards, always remaining below atmospheric pressure.

11. - PROCEDURE FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to claim 9 and 10, characterized in that the programming of steam input and output in the engine (5) is carried out in such a way that; an adiabatic expansion occurs in a cylinder until the end of the stroke of the piston (7a), being that the antagonistic piston (7b) is exposed to a reservoir of pressure below atmospheric pressure.

12. - PROCEDURE FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to claims 9 to 11, characterized in that the boiler (1) uses the electrical energy obtained from the alternator (6) for the heat source (2).

13. - PROCEDURE FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to any of claims 9 to 12, characterized in that the lower atmospheric pressure is obtained by vacuum forcing the condensation of steam to a lower atmospheric pressure.

14. - PROCEDURE FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to any of claims 9 to 13, characterized in that, after passing the pressurized steam through the engine (5), it is sucked through a heat exchanger ( 8) that acts by forced convection to accelerate the condensation towards the refrigeration circuit (11).

15. - PROCEDURE FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to any of claims 9 to 14, characterized in that, by means of a pump (12), the boiler (1) is fed back with water from the cooling (11) .

16.- PROCEDURE FOR OBTAINING VACUUM ENERGY AND WATER DESALINATION, according to any of claims 9 to 15, characterized in that the lower atmospheric pressure of the coil (11) is achieved by sizing the plant so that the outlet of the coil ( 11) is located at a height (h2) above the level of water contained in a clean water tank (16) at its outlet.